一种高钒钛低铁型磁铁矿嵌套式焙烧竖炉及其使用方法与流程

本发明涉及钒钛磁铁矿冶炼技术领域，具体涉及一种高钒钛低铁型磁铁矿嵌套式焙烧竖炉及其使用方法。

背景技术：

钒是我国重要的战略资源，主要用于炼制合金钢等工业材料。同时，钒作为一种有效的催化剂，广泛应用于石油、化工等领域。辽西地区新近勘探出一处新型钒钛磁铁矿群，其储量初步估计为我国总储量的8％，开采出的钒钛磁铁精矿中v2o5品位为1.2％～1.6％，远远高于我国其它地区已勘探出的钒钛磁铁矿品位，并且该精矿中tio2含量也达到了14％～18％，如何合理开发利用这一新型钒钛矿资源，已是提升辽西地区经济发展，促成区域特色产业，提升自然资源利用的关键。这种钒钛磁铁矿具有高钒钛，低铁的特点，在高温情况下易产生粘结的现象，因此不适宜采用传统的先提铁后提取钒的工艺。基于此，提出了先将钒钛磁铁精矿粉造球后进行氧化焙烧，不溶性的低价态钒转化为可溶性的五价钒；焙烧后的球团矿进过浸出、净化富集、沉淀等工艺后得到五氧化二钒。

基本反应式：

v2o3+2feo+1.5o2+128.91kcal＝v2o5+fe2o3

磁铁矿球团焙烧的工艺过程主要分为预热、焙烧、均热、冷却和卸料。基于现有的钒钛磁铁矿焙烧工艺方法是：将钒钛磁铁矿与添加剂混合造球后装入竖炉，经过竖炉顶部预热段预热，然后经过预热的球团矿下行被高温烟气加热，焙烧温度为850℃～950℃，然后继续下行，逐步完成球团内金属晶体成长过程，在继续下移过程中再由来自竖炉底部的常温空气冷却，然后经排料装置排出，完成整个焙烧过程。但是，现有的钒钛磁铁矿焙烧竖炉利用系数较低、焙烧不均匀、能耗大。而传统的回转窑虽然焙烧效果好，但具有填充率低，易结圈的缺点。

因此，为了避免上述设备出现的问题，研究节能环保的双侧焙烧竖炉已成为当务之急。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高钒钛低铁型磁铁矿嵌套式焙烧竖炉及其使用方法，解决现有钒钛磁铁矿焙烧设备的不足，提高焙烧效果，降低能耗和生产成本。

具体技术方案如下：

一种高钒钛低铁型磁铁矿嵌套式焙烧竖炉，包括密封进料装置、外部燃烧室、外部燃烧器、竖炉内套筒、螺旋燃料输运管道、冷却风机、排料装置、竖炉外套筒、内部燃烧器、内部燃烧室、旋风除尘器和烟塔；所述密封进料装置设置于竖炉外套筒顶部；所述竖炉外套筒与竖炉内套筒组成环形燃烧区；所述内部燃烧器与外部燃烧器设置在环形燃烧区两侧；所述外部燃烧室和内部燃烧室分别设置在竖炉外套筒与竖炉内套筒外壁上，外部燃烧室内壁上部设置有两组火口；所述螺旋燃料输运管道设置在竖炉内套筒内；所述排料装置设置在竖炉下部斜道外侧，与螺旋排料阀相连接；所述冷却风机设置在竖炉下部斜道底部，呈环形布置；所述旋风除尘器设置在竖炉与烟塔之间。

所述内部燃烧器与外部燃烧器设置有6组；间隔角度为60°，交错对称分布，错位角为30°。

所述螺旋燃料输运管道设置在竖炉内套筒内，竖炉内套筒主要用于燃料的预热和炉顶生矿的干燥，竖炉内套筒最窄处管径不小于1.5m。

所述排料装置设置在竖炉下部外侧，采用扇形斜道，扇形角度为60°，并在斜道上设置沟槽，沟槽与螺旋排料阀相连接，螺旋排料阀设置有6组。

所述双侧焙烧内套式球团竖炉炉身为圆柱形结构。

所述内套筒上燃烧器火口倾斜向下，与竖直方向夹角为45°。

高钒钛低铁型磁铁矿嵌套式焙烧竖炉的使用方法，球团矿经密封进料装置进入竖炉，被竖炉上部设立的炉顶格栅预热，而后经过预热的球团在炉膛预热带位置下行被上行的高温烟气加热，经过焙烧的球团继续下行，逐步完成金属晶体成长过程，进入冷却段后由来自炉底的低温空气冷却，最终经排料装置排出，完成整个球团焙烧过程；天然气由燃烧室进口供入，在混入空气后点燃，燃烧生成的高温烟气由燃烧室出口供入竖炉加热段以加热竖炉中的球团；由炉底供入的冷空风不仅完成对球团矿的冷却，同时回收球团热量，其后一分为二，一部分上行进入保温段和加热段补充球团加热气氛；另一部分进入竖炉内套筒，对竖炉内套筒内燃料进行加热后到达炉顶格栅，预热球团后，随烟气排出，经除尘后，排入大气中。

与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

(1)本发明的双侧燃烧器穿透能力强，火焰分布均匀，可有效的降低物料受热不均，二次返炉的现象。能够大幅度提高焙烧质量。

(2)本发明的竖炉利用系数能够达到1.5～1.8t/m2·h，远远超过现有焙烧设备的利用系数。能够极大程度的降低单位能耗。

(3)本发明能够通过增大环形物料通道的直径来增大单炉的产量，摆脱了传统焙烧设备不易大型化的束缚，单炉日产量有望突破1000吨。大幅度降低生产成本，提高经济效益。

(4)本发明的螺旋燃料输运管道能够有效的利用烟气余热，降低燃料的使用量，烟气排放温度为80～120℃。有利于后续尾气的处理。

(5)内部燃烧器火口倾斜向下，与竖直方向夹角为45°，目的是为了扩大高温烟气的冲刷面积。

(6)本发明内竖炉内套筒设有螺旋管，用于燃料输运和余热回收，内套筒最窄处管径不小于1.5m，便于后期维护和检修。

附图说明

图1为本发明的一种双侧焙烧内套式球团竖炉的剖面结构示意图；

图2为图1中的a-a剖面图；

图3为图1中的b-b剖面图；

图4为图1中的c-c剖面图。

图中，1-密封进料装置、2-炉顶格栅、3-外部燃烧室、4-火口、5-外部燃烧器、6-竖炉内套筒、7-下部斜道、8-冷却风机、9-排料装置、10-竖炉外套筒、11-内部燃烧器、12-内部燃烧室、13-螺旋燃料输运管道、14-旋风除尘器、15-烟塔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不受附图所限。

图1为本发明的一种双侧焙烧内套式球团竖炉的剖面结构示意图，图2为图1中的a-a剖面图，图3为图1中的b-b剖面图，图4为图1中的c-c剖面图，如图所示：一种高钒钛低铁型磁铁矿嵌套式焙烧竖炉，包括密封进料装置1、外部燃烧室3、外部燃烧器5、竖炉内套筒6、螺旋燃料输运管道13、冷却风机8、排料装置9、竖炉外套筒10、内部燃烧器11、内部燃烧室12、旋风除尘器14和烟塔15；所述密封进料装置1设置于竖炉外套筒10顶部；所述竖炉外套筒10与竖炉内套筒6组成环形燃烧区；所述内部燃烧器11与外部燃烧器5设置在环形燃烧区两侧；所述外部燃烧室3和内部燃烧室12分别设置在竖炉外套筒10与竖炉内套筒6外壁上，外部燃烧室内壁上部设置有两组火口4；所述螺旋燃料输运管道13设置在竖炉内套筒6内；所述排料装置9设置在竖炉下部斜道7外侧，与螺旋排料阀相连接；所述冷却风机8设置在竖炉下部斜道底部，呈环形布置；所述旋风除尘器14设置在竖炉与烟塔15之间。所述内部燃烧器与外部燃烧器设置有6组；间隔角度为60°，交错对称分布，错位角为30°。所述螺旋燃料输运管道设置在竖炉内套筒内，竖炉内套筒主要用于燃料的预热和炉顶生矿的干燥，竖炉内套筒最窄处管径不小于1.5m。所述排料装置设置在竖炉下部外侧，采用扇形斜道，扇形角度为60°，并在斜道上设置沟槽，沟槽与螺旋排料阀相连接，螺旋排料阀设置有6组。所述双侧焙烧内套式球团竖炉炉身为圆柱形结构。所述内套筒上燃烧器火口倾斜向下，与竖直方向夹角为45°。

双侧焙烧内套式球团竖炉主要包括密封进料装置1，竖炉外套筒10，竖炉内套筒6，外部燃烧器5，内部燃烧器11，螺旋燃料输运管道13，排料装置9，及旋风除尘器14和烟塔15。竖炉从上至下依次分为预热段，焙烧段，均热段和冷却段四部分。所述炉顶格栅2为圆锥形，其与竖炉内套筒6刚性连接。且底面直径约为内套筒直径的2倍。用管卡将螺旋燃料输运管道13固定在竖炉内套筒6内壁面上，竖炉内套筒内径应大于1.5m，便于后期维护和检修。冷却风机8固定在竖炉底部基座上，风口为竖直方向。竖炉内套筒6下部由变直径扩口变为缩口，目的是便于热矿在进入冷却段的冷却和冷却风进入竖炉内套筒内部。

本发明焙烧球团矿的过程为：造球后的球团经密封进料装置1从竖炉上部加料口进入，由竖炉上部设立的炉顶格栅2预热，而后经过预热的球团下行被高温烟气加热，经过焙烧的球团继续下行，逐步完成金属晶体成长过程，再由来自炉底的低温空气冷却，最终经排料口排出，完成整个球团焙烧过程；天然气由外部燃烧室3进口供入，在混入空气后点燃，经外部燃烧器5燃烧生产高温燃烧产物并由燃烧室火口4供入竖炉焙烧段以加热竖炉中的球团；由炉底供入的冷空风不仅完成对球团矿的冷却，同时回收球团热量，其后一分为二，一部分上行进入保温段和加热段补充球团加热气氛；另一部分进入竖炉内套筒6直接上行，对竖炉内套筒6内部螺旋燃料输运管道13进行加热和预热新加入的球团。最后二者在炉顶汇合由外部引风机引入旋风除尘器14除尘后，经烟塔15排入大气中，烟气的排放温度为80～120℃。

该设备通过改变现有焙烧设备的结构布局，有效避免了球团矿焙烧不均的问题。并实现了现有焙烧设备的大型化和能源的高效利用。具体表现为：采用双侧燃烧室，有利于竖炉的大型化，有效的提高了竖炉利用系数和单炉产量。竖炉内采用采用螺旋燃料输运管道，使得燃料燃烧初温提高，极大的降低了燃料的使用量。采用底部斜道并设置有扇形沟槽排料，有利于球团的均匀排出。